Устройство и способ возбуждения для возбуждения нагрузки, в частности, блока светодиодов

Устройство и способ возбуждения для возбуждения нагрузки, в частности, блока светодиодов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству формирователя сигналов питания и соответствующему способу возбуждения для возбуждения нагрузки, в частности, блока светодиодов, содержащего один или более светодиодов. Дополнительно, настоящее изобретение относится к устройству освещения.

Уровень техники

Светоизлучающий диод (светодиод) революционно меняет мир освещения. Его высокая и постоянно растущая световая эффективность, большой срок эксплуатации, миниатюрный форм-фактор, небольшой вес, прочность, простота изготовления и т.д. представляют собой движущие силы для перехода индустрии освещения от лампы накаливания к светодиодной лампе. Тем не менее, нелинейная (практически экспоненциальная) I-V-кривая светодиода, низкое рабочее напряжение (несколько вольт) и быстрое срабатывание в виде преобразования тока в световой выход создают ряд проблем, когда лампа должна питаться от напряжения питающей сети (например, переменного тока на 115 В или переменного тока на 230 В), включающих в себя мерцание светового выхода и рассогласование напряжения.

В идеале, светодиоды должны питаться с помощью постоянного тока, поскольку преобразование из тока в световой выход является почти линейным. Решение состоит в том, чтобы применять преобразователь переменного тока для формирования питания постоянного тока для светодиодов из входного напряжения питающей сети. Такой преобразователь может управляться таким образом, что выходной ток задается равным предписанному уровню. Предпочтительно, предписанный уровень может быть изменен посредством действий, предпринятых посредством регуляторов яркости, которые соединяются, например, последовательно с соединением под напряжением питающей сети и лампой. Чтобы реализовывать эффективное по мощности решение, стандартный подход заключается в том, чтобы использовать источник питания с переключаемыми режимами со встроенными (полупроводниковыми) переключателями и компонентами индуктивного накопления энергии, такими как индукторы или преобразователи. В частности, индуктивные компоненты увеличивают затраты и физические размеры системы.

Принцип линейного формирователя сигналов питания с отводами (TLD), как, например, описано в US 6989807 B2, US 7081722 B1 или US 2008/0094000 A1, дает возможность значительного снижения затрат для будущих совместимых с напряжением питающей сети формирователей сигналов питания для систем светодиодного освещения. Вследствие своего миниатюрного форм-фактора он подходит для интегрированных светодиодных источников света, таких как усовершенствованные светодиодные лампы и точечные светильники, а также для модульных потолочных светильников. Принцип линейного формирователя сигналов питания с отводами является недорогим, поскольку он исключает использование индуктивного источника питания с переключаемыми режимами. Он основан на применении светодиодов высокого напряжения. По существу, светодиод высокого напряжения является многопереходным светодиодом, гирляндой последовательно соединенных светодиодов, так что прямосмещенное напряжение светодиодов высокого напряжения составляет несколько десятков вольт, когда светодиоды излучают свет. В линейном формирователе сигналов питания с отводами, несколько светодиодов высокого напряжения соединены последовательно, и узлы, в которых соединяются светодиоды высокого напряжения, формируют отводы. В зависимости от мгновенного значения (выпрямленного) напряжения питающей сети, большее или меньшее число светодиодов высокого напряжения питаются с помощью тока.

Ток подается посредством источника линейного (непереключающегося) тока, в его простейшей форме резистора. Согласно US 6989807 B2 и US 7081722 B1, токи подаются посредством параллельных источников тока, которые предлагают вариант выделять различные значения тока для различных источников тока. Согласно US 2008/0094000 A1, одна схема источника (неизменяющегося постоянного) тока применяется последовательно с гирляндой светодиодов, в то время как так же несколько переключателей, адресованных посредством логической схемы, обходят светодиоды.

Все эти системы TLD имеют один общий недостаток: если (выпрямленное) напряжение питающей сети опускается ниже напряжения “самой короткой” гирлянды светодиодов высокого напряжения, световой выход отсутствует. Это происходит около перехода через нуль переменного напряжения питающей сети. Решение, предложенное, например, в WO 2010/027254 A1, состоит в том, чтобы вставлять так называемый заполняющий конденсатор. Заполняющий конденсатор заряжается почти до пикового значения выпрямленного напряжения питающей сети (+325 В, когда RMS (среднеквадратичное)-напряжение питающей сети составляет 230 В переменного тока), и он подает энергию в светодиоды в течение времени, когда выпрямленное напряжение питающей сети является “слишком низким”, на практике оно ниже определенного порогового значения. В течение этого времени диоды в мостовом выпрямителе напряжения питающей сети являются обратносмещенными, и заполняющий конденсатор разряжается посредством светодиодов от почти +325 В, например, до +280 В, в зависимости от различных конструктивных параметров и решений.

Другим недостатком является меньшая эффективность. Источник линейного тока рассеивает определенную величину энергии в тепло, причем величина зависит от рассогласования между мгновенным (выпрямленным) напряжением питающей сети и доступными отводами напряжения гирлянды светодиодов. Поскольку число отводов обычно ограничивается (во избежание очень высокой сложности и большого числа деталей для схемы формирователя сигналов питания), этот шаг напряжения, а, следовательно, рассогласование и потери могут быть довольно значительными, что приводит к эффективности формирователя сигналов питания приблизительно в 80%.

Когда такая схема используется с регулятором яркости в ветви питающей сети, возникает новая проблема. В течение времени, когда заполняющий конденсатор используется для того, чтобы подавать энергию, ток, потребляемый из сети, является практически нулевым, поскольку диоды в мостовом выпрямителе напряжения питающей сети являются обратно смещенными, и это может приводить к ненадлежащей работе внутренней синхронизирующей схемы регуляторов яркости, например, двухпроводных регуляторов яркости, таких как регуляторы яркости на основе симистора. Такой регулятор яркости сконструирован с возможностью работать с лампой накаливания, которая предоставляет токопроводящий путь все время, поскольку сама лампа является резистором. После того, как светодиодная лампа (без регулирования яркости) соединяется с регулятором яркости, этот токопроводящий путь не всегда существует. В большинстве случаев, ток лампы прекращает протекание перед переходом через нуль напряжения питающей сети. Это приводит к отсутствию либо к некорректной активации переключателя питания в регуляторе яркости и приводит к отсутствию либо к нестабильному световому выходу (световому мерцанию), что, конечно, является нежелательным.

В случае, если переключатель питания является симистором, световое мерцание также возникает, если ток, потребляемый посредством лампы, ниже удерживающего тока симистора. В этом случае регулятор яркости прекращает проведение, и синхронизирующая схема может перезапускать и инициировать симистор еще раз. Эта последовательность может повторяться. Это обычно упоминается в качестве “многократного инициирования” и также является нежелательным.

Добавление заполняющего конденсатора помогает поддерживать световой выход около перехода через нуль напряжения питающей сети (уменьшение мерцания), но создает такие проблемы с регуляторами яркости, как многократное инициирование, поскольку разрядный ток не проходит через ветви сети.

В общем, в твердотельном освещении (SSL), т.е. в общем освещении, относительная доля затрат формирователя сигналов питания предположительно должна увеличиваться вследствие снижения затрат на светодиоды. Таким образом, для того чтобы уменьшать затраты полной системы при данном уровне эффективности, формирователь сигналов питания также должен становиться более дешевым (в частности, более простым и компактным) и/или более эффективным. Более тесная связь между светодиодом и формирователем сигналов питания по-прежнему должна обеспечивать высокую эффективность. Помимо затрат, для некоторых стран должны удовлетворяться определенные нормативные требования по напряжению питающей сети, такие как низкое гармоническое искажение и/или высокий коэффициент мощности.

Сущность изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить устройство формирователя сигналов питания и соответствующий способ возбуждения для возбуждения нагрузки, в частности, блока светодиодов, содержащего один или более светодиодов, обеспечивающие лучшую производительность и большую экономическую эффективность. Дополнительная цель заключается в том, чтобы повысить коэффициент мощности и уменьшить потери и выходное световое мерцание.

В первом аспекте настоящего изобретения представляется устройство формирователя сигналов питания для возбуждения нагрузки, которое содержит:

- выпрямительный модуль для выпрямления принимаемого переменного напряжения питания,

- контактные выводы нагрузки для предоставления напряжения возбуждения и/или тока возбуждения для возбуждения упомянутой нагрузки,

- емкостный накопительный модуль, соединенный между упомянутым выпрямительным модулем и упомянутыми контактными выводами нагрузки для накопления электроэнергии, предоставленной посредством упомянутого выпрямительного модуля, и предоставления электроэнергии в упомянутую нагрузку, и

- мостовой переключающий модуль, соединенный между упомянутым выпрямительным модулем и упомянутой нагрузкой для переключения упомянутого емкостного накопительного модуля на путь тока нагрузки из упомянутого выпрямительного модуля в упомянутые контактные выводы нагрузки с требуемой полярностью и для переключения упомянутого емкостного накопительного модуля из упомянутого пути тока нагрузки.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения представляется способ возбуждения, содержащий этапы:

- выпрямления принимаемого переменного напряжения питания посредством выпрямительного модуля,

- обеспечения напряжения возбуждения и/или тока возбуждения в контактных выводах нагрузки для возбуждения упомянутой нагрузки,

- накопления электроэнергии, предоставленной посредством упомянутого выпрямительного модуля, и обеспечения электроэнергии в упомянутую нагрузку посредством емкостного накопительного модуля, соединенного между упомянутым выпрямительным модулем и упомянутыми контактными выводами нагрузки, и

- переключения упомянутого емкостного накопительного модуля на путь тока нагрузки из упомянутого выпрямительного модуля в упомянутые контактные выводы нагрузки с требуемой полярностью и переключения упомянутого емкостного накопительного модуля из упомянутого пути тока нагрузки посредством мостового переключающего модуля, соединенного между упомянутым выпрямительным модулем и упомянутой нагрузкой.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения задаются в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленный способ имеет аналогичные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, как и заявленное устройство, и задается в зависимых пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение предоставляет (теоретически) формирователь сигналов питания с высоким коэффициентом мощности и без потерь, в частности, для светодиодов высокого напряжения с питанием от сети. Формирователь сигналов питания может работать по-разному. В варианте осуществления, формирователь сигналов питания может работать в течение приблизительно 50% полуцикла сети в режиме без потерь и питать нагрузку (например, светодиод или гирлянду светодиодов) очень эффективно. В течение оставшейся части полуцикла сети формирователь сигналов питания может работать в известных режимах с потерями. Фактически, суммарные потери могут быть сокращены наполовину. Коэффициент мощности, в частности, повышается за счет исключения пиков тока вследствие заряда буферных конденсаторов около пика (выпрямленного) напряжения питания, которые возникают в случае выпрямления напряжения питания с помощью крупного заполняющего буферного конденсатора, чтобы формировать практически неизменяющееся постоянное напряжение.

Согласно настоящему изобретению предлагается соединять емкостный накопительный модуль, например конденсатор, последовательно с выпрямительным модулем, например, с преобразованием подаваемого напряжения питающей сети в постоянное напряжение, через мостовой переключающий модуль, например, переключаемую сеть, к примеру, полный мост. Дополнительно, посредством мостового переключающего модуля конденсатор может соединяться последовательно с нагрузкой. Ток нагрузки через светодиоды и формирователь сигналов питания попеременно используется для того, чтобы заряжать и разряжать емкостный накопительный модуль, или пропускается вокруг емкостного накопительного модуля. Таким образом, ток нагрузки может протекать в течение 100% цикла переменного напряжения питания (например, напряжения питающей сети), что хорошо для надлежащей работы с различными типами регуляторов яркости. Переключение полярности емкостного накопительного модуля может быть реализовано с помощью мостового переключающего модуля. Его распределение времени выполнено с возможностью поддерживать стабильное среднее напряжение во времени в емкостном накопительном модуле.

Здесь следует отметить, что предложенное устройство формирователя сигналов питания, в общем, принимает в качестве ввода переменное напряжение питания, которое может предоставляться посредством любого препроцессора (к примеру, преобразователя, инвертора или регулятора яркости), который преобразует напряжение питающей сети переменного тока (или любое другое доступное напряжение) в требуемое переменное напряжение питания. Конечно, также может быть возможным непосредственно использовать доступное напряжение питающей сети переменного тока в качестве переменного напряжения питания, если оно соответствует критериям для использования в качестве ввода для устройства формирователя сигналов питания, что зачастую имеет место. Следовательно, когда “напряжение питания” упоминается в данном документе, оно также может пониматься в определенных условиях как “напряжение питающей сети” или, в других вариантах осуществления, как “напряжение питающей сети после регулирования яркости”.

В предпочтительном варианте осуществления, упомянутый мостовой переключающий модуль содержит полный мост из двух путей переключателей, соединенных параллельно, содержащий два переключателя, соединенные последовательно, при этом упомянутый емкостный накопительный модуль соединяется между последовательно соединенными контактными выводами упомянутых двух параллельных путей переключателей, причем в этих последовательно соединенных контактных выводах соединяются два переключателя каждого из упомянутых двух путей переключателей. В общем, переключатели могут управляться по отдельности с тем, чтобы обеспечивать работу устройства формирователя сигналов питания в требуемом режиме.

Согласно простому варианту осуществления, упомянутый емкостный накопительный модуль содержит один конденсатор. Альтернативно, упомянутый емкостный накопительный модуль содержит два или более конденсаторов, соединенных параллельно, и упомянутый мостовой переключающий модуль выполнен с возможностью их отдельного переключения на или из упомянутого пути тока нагрузки, например, для активации требуемого числа конденсаторов и их отдельного переключения (с требуемой полярностью) на или из упомянутого пути тока нагрузки. Это позволяет выбирать действующую емкость и регулировать величину тока нагрузки, например, регулировать ток до различных значений в ходе цикла сети, чтобы предоставлять сглаженный световой выход.

В общем, в этом варианте осуществления для каждого дополнительного конденсатора может предоставляться отдельный полный мост из четырех переключателей, как упомянуто выше. Тем не менее, в намного более простом варианте осуществления достаточно того, что упомянутый мостовой переключающий модуль содержит дополнительный переключатель конденсатора в расчете на конденсатор для всех или некоторых конденсаторов, предпочтительно для всех конденсаторов за исключением первого конденсатора, причем этот дополнительный переключатель конденсатора соединяется последовательно с ассоциированным конденсатором. Альтернативно, в другом простом варианте осуществления упомянутый мостовой переключающий модуль содержит дополнительный путь переключателей в расчете на конденсатор для всех или некоторых конденсаторов, предпочтительно для всех конденсаторов за исключением первого конденсатора, соединенный параллельно с двумя путями переключателей полного моста. Простые переключатели конденсаторов этих вариантов осуществления также обеспечивают возможность требуемого задания действующей емкости, чтобы регулировать величину тока нагрузки.

Предпочтительно, устройство формирователя сигналов питания дополнительно содержит источник тока, соединенный между упомянутым выпрямительным модулем и упомянутыми контактными выводами нагрузки. Этот источник тока, в частности, является полезным в рабочем режиме, в котором емкостный накопительный модуль не используется для задания тока, но упомянутый источник тока используется для того, чтобы ограничивать ток нагрузки в режиме с потерями.

В предпочтительном варианте осуществления, может быть просто изменено направление тока через емкостный накопительный модуль, и для этого упомянутый мостовой переключающий модуль управляется с возможностью переключать упомянутый емкостный накопительный модуль на упомянутый путь тока нагрузки с первой полярностью, когда мгновенное значение выпрямленного напряжения питания выше напряжения нагрузки, и переключать упомянутый емкостный накопительный модуль на упомянутый путь тока нагрузки со второй полярностью, противоположной первой полярности, когда мгновенное значение выпрямленного напряжения питания ниже напряжения нагрузки.

В варианте осуществления, упомянутый мостовой переключающий модуль управляется с возможностью попеременно переключать упомянутый емкостный накопительный модуль на упомянутый путь тока нагрузки с первой и второй полярностью, в частности, один раз, два раза или четыре раза в течение полуцикла выпрямленного напряжения питания. Переключение четное число раз в расчете на полуцикл выпрямленного напряжения питания дает возможность напряжению емкостного накопительного модуля быть всегда положительным, что является предпочтительным, если вышеуказанный полный мост из четырех переключателей используется в качестве мостового переключающего модуля. Преимущество состоит в том, что однонаправленные переключатели могут быть использованы для того, чтобы реализовывать четыре переключателя полного моста, например, один диод, один n-канальный МОП-транзистор, один р-канальный МОП-транзистор и т.д. Положительное напряжение в емкостном накопительном модуле дает возможность использования дешевого электролитического конденсатора. В противном случае, требуется более крупный и более дорогой пленочный конденсатор.

В дополнительном варианте осуществления, упомянутый мостовой переключающий модуль управляется с возможностью управлять распределением времени переключения упомянутого емкостного накопительного модуля на упомянутый путь тока нагрузки с упомянутыми различными полярностями посредством времени задержки относительно переходов через нуль выпрямленного напряжения питания. Таким образом, фазы, в ходе которых различные ветви мостового переключающего модуля являются проводящими, могут сдвигаться, т.е. задерживаться или начинаться с опережением относительно цикла сети. Оптимальный выбор распределения времени зависит от того, какая цель преследуется, а также от варианта применения. Значение временной задержки может быть сформировано посредством механизма обратной связи и управления или может быть предварительно определено.

Преимущественно, упомянутый мостовой переключающий модуль управляется с возможностью переключать упомянутый емкостный накопительный модуль из упомянутого пути тока нагрузки, когда электроэнергия, накопленная в емкостном накопительном модуле, не должна использоваться для подачи питания в нагрузку. В течение этого времени емкостный накопительный модуль ни заряжается, ни разряжается. Тем не менее, распределение времени переключения может управляться таким образом, что в нагрузку по-прежнему может предоставляться достаточная энергия. Этот режим работы является, в частности, полезным в комбинации с ограничением по току без потерь. В конце этого ограничения по току без потерь конденсаторы могут оставаться заряженными до определенного уровня напряжения. Этот заряд должен сохраняться в конденсаторах вплоть до начала следующего цикла, чтобы обеспечивать начало подачи входного тока и/или подачи питания в светодиоды. Дополнительно, преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что соотношение максимального напряжения нагрузки и минимального напряжения нагрузки уменьшается, что помогает создавать меньше выходного светового мерцания и повышать коэффициент мощности. Кроме того, требуемое число светодиодов высокого напряжения может сокращаться, что хорошо для снижения затрат. Еще дополнительно, размах напряжения конденсатора является относительно небольшим. Это превращается в более компактный конденсатор для идентичной мощности.

Еще дополнительно, в варианте осуществления упомянутый мостовой переключающий модуль управляется с возможностью заряжать упомянутый емкостный накопительный модуль до предварительно определенного напряжения, в частности, предварительно определенного начального напряжения конденсатора, например, чтобы поддерживать напряжение в емкостном накопительном модуле в пределах предварительно определенных нижних и верхних пороговых напряжений конденсатора. Это, в частности, важно для того, чтобы удостовериться, что также в начальной фазе предоставляется достаточная токовая нагрузка. Кроме того, распределение времени переключения предпочтительно управляется соответствующим образом для того, чтобы удостовериться. При запуске, конденсатор является пустым. Назначение последовательности запуска состоит в том, чтобы удостовериться, что конденсатор быстро заряжается приблизительно до типичного напряжения. Это означает, что непосредственно после включения ток нагрузки может сразу быть использован для того, чтобы заряжать конденсатор, но нельзя гарантировать, что сразу формируется свет, поскольку это требует того, чтобы напряжение нагрузки было, по меньшей мере, не меньше прямого напряжения самой короткой гирлянды светодиодов. Если последовательность запуска задается как время между включением переключателя питания и временем, когда достигается равновесие, то в ходе первой части последовательности запуска непрерывный световой выход еще не предоставляется, в то время как в ходе последней части непрерывный световой выход предоставляется (хотя может быть с неправильной абсолютной величиной). Здесь, “непрерывный” следует понимать как означающий “во всем полуцикле сети”.

Предпочтительно, упомянутые переключатели реализованы как двунаправленные или однонаправленные переключатели, в частности, содержащие один или более р-канальных МОП-транзисторов, n-канальных МОП-транзисторов или диодов. Обе альтернативы имеют свое преимущество и, в общем, выбираются в зависимости от требуемого варианта применения и реализации. Конечно, также могут быть использованы другие элементы, к примеру, NPN- или PNP-транзисторы, IGBT или другие реализации переключателя.

Например, в практической реализации упомянутые переключатели реализуются посредством двунаправленных переключателей, и двунаправленный переключатель реализуется посредством двух антипоследовательно соединенных n-канальных МОП-транзисторов высокого напряжения, имеющих контактный вывод общего затвора и контактный вывод общего истока. В альтернативной практической реализации, упомянутые переключатели реализуются посредством однонаправленных переключателей, и однонаправленный переключатель реализуется посредством одного транзистора, например, транзистора высокого напряжения или диода, если применимо.

В дополнительном варианте осуществления, упомянутый мостовой переключающий модуль управляется с возможностью переключать упомянутый емкостный накопительный модуль таким образом, что локальные минимальные значения напряжения нагрузки в расчете на полуцикл выпрямленного напряжения питания практически равны. В практической реализации, предпочтительно, например, чтобы напряжение нагрузки вообще не опускалось ниже минимального уровня, требуемого для того, чтобы формировать достаточный свет. Этот уровень зависит от того, как реализуется нагрузка гирлянд светодиодов плюс формирователя сигналов питания. Например, если требуется иметь возможность прямо смещать, по меньшей мере, две гирлянды светодиодов на 66 В, то необходимо минимальное напряжение нагрузки порядка 134 В (2*66 В и некоторый запас напряжения (например, 2 В) для формирователя сигналов питания источника тока). Поскольку прямое напряжение гирлянды светодиодов зависит от температуры, уровня тока, а также показывает разброс при изготовлении, абсолютный уровень напряжения не может быть задан. Альтернативный критерий в таком случае заключается в том, чтобы гарантировать достаточный ток, по меньшей мере, в двух (или в другом числе) светодиодах высокого напряжения. Дополнительно, этот вариант осуществления представляет собой оптимизированное управлением согласно временной синхронизации конденсатора, приводящее к более симметричной форме сигнала, что является преимущественным для повышения электрической эффективности.

В общем, для управления переключателями упомянутого мостового переключающего модуля предоставляется надлежащее средство управления. Упомянутое средство управления, в общем, реализуется посредством элементов, например, посредством процессора или специализированных аппаратных средств, и выполнено с возможностью выполнения задач, которые необходимы согласно соответствующему варианту применения и реализации, таких как измерение и сравнение напряжений и/или токов, сохранение состояния тока, другой режим работы при восходящем наклоне напряжения питающей сети по сравнению с нисходящим наклоном, регулирование распределения времени для приведения в действие шунтирования частей гирлянды светодиодов, предоставление непрерывного входного тока, регулирование действующей накопительной емкости, чтобы сглаживать световой вывод или гармоники, и т.д.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечиваются преимущественные схемы и способы управления переключателем, которые уменьшают напряжения на мостовых узлах упомянутого мостового переключающего модуля при поддержании их положительными в любом случае без существенного изменения ситуации для нагрузки. Эти способы управления задают то, в какие моменты времени и в какой последовательности, соответственно, переключатели переключаются между разомкнутым и замкнутым состоянием.

Дополнительно, обеспечиваются способы управления переключателем, которые обеспечивают больший диапазон значений последовательного конденсатора, приводят к меньшему числу сбоев, имеют лучшую совместимость с регуляторами яркости со срезанием фазы и исключают избыточный заряд переключаемого последовательного конденсатора и слишком высокие узловые напряжения.

Краткое описание чертежей

Эти и другие аспекты изобретения должны стать очевидными и истолковываться со ссылкой на вариант(ы) осуществления, описанные ниже в данном документе. На следующих чертежах:

Фиг. 1 показывает принципиальную схему первого варианта осуществления для устройства формирователя сигналов питания согласно настоящему изобретению,

Фиг. 2 показывает принципиальную схему второго варианта осуществления для устройства формирователя сигналов питания согласно настоящему изобретению,

Фиг. 3 показывает примерные формы сигналов для первого режима работы,

Фиг. 4 показывает принципиальную схему для тестовой схемы устройства формирователя сигналов питания согласно настоящему изобретению,

Фиг. 5 показывает примерные формы сигналов напряжений в тестовой схеме для первых настроек,

Фиг. 6 показывает примерные формы сигналов напряжений в тестовой схеме для вторых настроек,

Фиг. 7 показывает примерные формы сигналов напряжений в тестовой схеме для третьих настроек,

Фиг. 8 показывает примерные формы сигналов напряжений в тестовой схеме для четвертых настроек,

Фиг. 9 показывает примерные формы сигналов напряжений в тестовой схеме для пятых настроек,

Фиг. 10 показывает примерные формы сигналов для напряжений в тестовой схеме для шестых настроек,

Фиг. 11 показывает примерные формы сигналов для напряжений в тестовой схеме для седьмых настроек,

Фиг. 12 показывает примерные формы сигналов для напряжений в тестовой схеме для восьмых настроек,

Фиг. 13 показывает принципиальную схему третьего варианта осуществления для устройства формирователя сигналов питания согласно настоящему изобретению,

Фиг. 14 показывает формы сигналов напряжений и токов на схеме, показанной на Фиг. 13,

Фиг. 15 показывает варианты осуществления емкостного накопительного модуля для использования в устройстве формирователя сигналов питания согласно настоящему изобретению,

Фиг. 16 показывает управляющие сигналы для управления переключателями S₂ и S₃ в варианте осуществления мостового переключающего модуля устройства формирователя сигналов питания, показанного на Фиг. 1,

Фиг. 17 показывает формы сигналов выпрямленного напряжения питания и результирующего напряжения нагрузки для управляющих сигналов, показанных на Фиг. 16,

Фиг. 18 показывает управляющие сигналы для управления переключателями S₂ и S₃ в варианте осуществления мостового переключающего модуля устройства формирователя сигналов питания, показанного на Фиг. 1,

Фиг. 19 показывает формы сигналов выпрямленного напряжения питания и результирующего напряжения нагрузки, и напряжения конденсатора для управляющих сигналов, показанных на Фиг. 18,

Фиг. 20 показывает примерную реализацию устройства формирователя сигналов питания, показанного на Фиг. 13,

Фиг. 21 показывает примерную реализацию устройства формирователя сигналов питания, показанного на Фиг. 1,

Фиг. 22 показывает нормализованное гарантированное напряжение x в качестве функции от нормализованного размаха d напряжения конденсатора,

Фиг. 23 показывает формы сигналов напряжений при использовании первого способа управления переключением,

Фиг. 24 показывает формы сигналов напряжений при использовании второго способа управления переключателем,

Фиг. 25 показывает формы сигналов напряжений при использовании третьего способа управления переключателем,

Фиг. 26 показывает вариант осуществления схемы управления для реализации третьего способа управления переключателем,

Фиг. 27 показывает формы сигналов различных напряжений и логических сигналов с использованием третьего способа управления переключателем,

Фиг. 28 показывает формы сигналов различных сигналов, иллюстрирующих режим работы при запуске в течение первых 100 мс при использовании третьего способа управления переключателем,

Фиг. 29 показывает формы сигналов напряжений при использовании четвертого способа управления переключателем,

Фиг. 30 показывает схему состояний четвертого способа управления переключателем, в котором условия утверждаются с точки зрения напряжений,

Фиг. 31 показывает схему состояний четвертого способа управления переключателем, в котором условия утверждаются с точки зрения логических сигналов,

Фиг. 32 показывает схему состояний четвертого способа управления переключателем с дополнительными состояниями,

Фиг. 33 показывает вариант осуществления схемы управления для реализации четвертого способа управления переключателем,

Фиг. 34 показывает формы сигналов различных напряжений и логических сигналов с использованием первой разновидности четвертого способа управления переключателем в случае относительно небольшого значения последовательного конденсатора,

Фиг. 35 показывает формы сигналов различных напряжений и логических сигналов с использованием первой разновидности четвертого способа управления переключателем в случае относительно большого значения последовательного конденсатора,

Фиг. 36 показывает формы сигналов различных напряжений и логических сигналов с использованием второй разновидности четвертого способа управления переключателем в случае относительно большого значения последовательного конденсатора,

Фиг. 37 показывает формы сигналов различных напряжений и логических сигналов с использованием третьей разновидности четвертого способа управления переключателем в случае относительно небольшого значения последовательного конденсатора, и

Фиг. 38 показывает формы сигналов различных напряжений и логических сигналов с использованием третьей разновидности четвертого способа управления переключателем в случае относительно большого значения последовательного конденсатора.

Подробное описание изобретения

Фиг. 1 показывает первый вариант осуществления для устройства 1 формирователя сигналов питания (также называемого схемой формирователя сигналов питания) для возбуждения нагрузки 100, в частности, блока светодиодов, содержащего один или более светодиодов, согласно настоящему изобретению. Упомянутое устройство 1 формирователя сигналов питания содержит выпрямительный модуль 10 для формирования выпрямленного напряжения V_R питания посредством выпрямления принимаемого переменного напряжения V_S питания, которое в этом варианте осуществления подается посредством (внешнего) регулятора 200 яркости, соединенного с (внешним) источником 300 напряжения питающей сети, предоставляющим напряжение V_mains питающей сети. Напряжение V_L возбуждения для возбуждения нагрузки 100 предоставляется в паре контактных выводов 20 нагрузки. Емкостный накопительный модуль 30 соединяется между выпрямительным модулем 10 и нагрузкой 100 для накопления электроэнергии, предоставленной посредством выпрямительного модуля 10, и предоставления электроэнергии в нагрузку 100. Мостовой переключающий модуль 40 соединяется между выпрямительным модулем 10 и нагрузкой 100 для переключения емкостного накопительного модуля 30 на путь тока нагрузки из выпрямительного модуля 10 в нагрузку 100 с требуемой полярностью и для переключения емкостного накопительного модуля 30 из упомянутого пути тока нагрузки.

В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, выпрямительный модуль 10 реализуется посредством полномостового диодного выпрямителя из четырех диодов D₁...D₄, емкостный накопительный модуль 30 реализуется посредством одного конденсатора C, и мостовой переключающий модуль 40 реализуется посредством полномостовой схемы из четырех переключателей S₁...S₄, охватывающих упомянутый конденсатор C, и соединяется последовательно с нагрузкой 100. Дополнительно, для управления переключателями упомянутого мостового переключающего модуля 40 (и для управления другими компонентами при необходимости) предпочтительно предоставляется модуль 60 управления (хотя это явно не показывается во всех чертежах).

На Фиг. 1 нагрузка 100 представлена посредством про